几十年来，在大推力运载火箭技术上，美国与俄罗斯各有千秋，美国具有一定的领先优势，但俄罗斯也有自己的独门绝活，甚至还向美国出售其先进的RD-180火箭发动机，而欧洲航天局则紧随其后。与美俄欧相比，在长征五号火箭取得成功之前，我国最大推力的长征二号E型火箭，也只能把9.2吨的载荷送至距地球200公里的近地轨道。
很多年前，我国航天领域的科学家就已经意识到一个关键问题，火箭推力方面的不足，未来将会成为制约我国航天领域探测和发展的重要瓶颈项目。2006年，国家就制定了长征5号运载火箭的研发计划。长征5号运载火箭的直径有5米，起飞质量达到850吨，地球同步转移轨道以及近地轨道的运载能力，将分别达到14吨和25吨。
